Von der Idee bis zum fertig geplanten Trockenraum ist es meist ein weiter Weg. Schon kleinere Änderungen beim Taupunkt oder bei der Anzahl der Personen im Raum können zu aufwändigen Umplanungen führen und den Kostenrahmen erheblich beeinflussen. Mit dem neuen Online-Konfigurator für Trockenräume verkürzt und verbessert Weiss Technik jetzt diesen Planungsprozess. Der Konfigurator ist eine praktische Unterstützung bei der Beratung vor Ort und ermöglicht eine erste Trockenraum-Auslegung in Echtzeit.
Trockenräume für Batteriezellen-Fertigung
Ganz gleich ob bei klassischen Lithium-Ionen- oder Feststoffbatterien: Batteriezellen benötigen in Forschung und Produktion ein extrem trockenes Klima, weil ihre Aktivmaterialien stark mit Feuchtigkeit reagieren. Um Personen, Prozesse, Produkte und die Anlage zu schützen, werden Arbeiten an Batterien deshalb in Trockenräumen durchgeführt. Mit der zunehmenden Leistungsfähigkeit der Batterien steigt aber auch ihr energetisches Potenzial. Damit wächst die Bedeutung der Trockenheit weiter. Die Planung von Trockenräumen war bisher sehr zeitaufwändig. Um zwischen technischen Anforderungen und budgetären Rahmenbedingungen zu vermitteln, waren meist langwierige Korrektur- und Anpassungsschleifen nötig.
Faktoren und Auswirkungen durchspielen
Mit dem neuen Online-Konfigurator kann schnell und einfach ein erstes Konzept für einen Trockenraum erstellt und am Rechner gemeinsam weiter optimiert werden. Das beschleunigt die Planung und sorgt für mehr Transparenz: Änderungen einzelner Faktoren und Parameter können direkt simuliert werden, Auswirkungen auf die Auslegung des Trockenraums werden umgehend angezeigt. Besonders praktisch ist die Möglichkeit, unterschiedliche Auslegungen direkt miteinander zu vergleichen. Erst nach Abschluss der Grobplanung und damit der Bestimmung eines ersten Kostenrahmens beginnt die Feinplanung in der Konstruktionsabteilung.
Energiefaktor Entfeuchtung
Die Luftentfeuchtung ist ein energieintensiver Prozess. Bis zu 60 Prozent der für die Batterieproduktion benötigten Energie wird hierfür benötigt. Damit verursacht dieser einen nicht unerheblichen Anteil der Kosten einer Batterie. Für eine effiziente Lösung ist deshalb die optimale Abstimmung aller Parameter bereits bei der Planung eines Trockenraumes besonders wichtig. Die drei häufigsten Faktoren, die die Effizienz und die Luftentfeuchtung stören, sind Leckagen, die Luftabsaugung in der Produktion und die Menschen, die sich im Trockenraum aufhalten. Über den Online-Konfigurator ist es möglich, verschiedene Möglichkeiten einfach zu simulieren und anzupassen.
Parameter anpassen
Das Simulationstool geht in einem systematischen Prozess alle relevanten Parameter durch. Der Planungsprozess startet mit dem Trockenraum-Grundriss. Die gewünschten Abmessungen werden einfach per Schieberegler eingestellt, Auswahlmöglichkeiten wie abgehängte Decken lassen sich per Knopfdruck ergänzen. Anschließend sind Wandaufbau, Leckageraten und der Taupunkt zu wählen. Dabei lassen sich auch Umgebungsbedingungen wie Temperatur, Luftfeuchte und Luftdruck sowie die Abwärme von Maschinen und gewünschte Luftwechselraten einstellen.
Störfaktor Mensch kalkulieren
Da ein Mensch pro Stunde rund 120 Gramm Wasser an die Umgebung abgibt, hat die Anzahl der im Trockenraum arbeitenden Personen einen erheblichen Einfluss auf die Luftentfeuchtung. Eine zusätzliche Person bedeutet erhebliche Änderungen bei den technischen Anforderungen und in der Folge auch bei den Kosten. Der Online-Konfigurator ermöglicht deshalb auch alternative Szenarien. So kann beispielsweise der Betrieb mit unterschiedlich vielen Personen simuliert und die Auswirkungen auf Technik und Kosten direkt betrachtet werden.
Luftabsaugung und Luftreinheit berücksichtigen
Ein weiterer möglicher Problemfaktor sind Prozessabgase, die beispielsweise beim Schweißen von Batteriezellen entstehen. Diese müssen schnell und sicher abgeführt werden. Die benötigte Abluftmenge steigert den Bedarf der zu trocknenden Frischluft erheblich. Mit dem Online-Konfigurator lassen sich auch hierfür konkrete Werte eingeben und verschiedene Szenarien durchspielen. Das gilt auch für mögliche Anforderungen an die Luftreinheit. Hier können die bei der Batteriefertigung üblichen Reinheitsklassen ISO 7, 8 oder 9 auf Knopfdruck eingeplant werden. Das ist wichtig, um die über die zunehmende Leistungsdichte immer dünner werdenden Schichten der Batterien vor Staub und Verunreinigungen zu schützen.
Im Fokus: Optimale bedarfsgerechte Auslegung
Sind alle Parameter bestimmt, berechnet der Online-Konfigurator die Auslegung von Trockenraum und Entfeuchtungstechnik. Letztere arbeitet in der Regel zweistufig. In der Vortrocknung senken Adsorptionstrockner den Feuchtigkeitsgehalt der Frischluft aus der Umgebung, in der zweiten Stufe wird die Luft dann auf den Zielwert getrocknet. Dabei wird das von Weiss Technik entwickelte Active Leakage Management (ALM) automatisch berücksichtigt. Dieses reduziert durch eine Vielzahl von Maßnahmen die Leckageraten deutlich. Dazu gehören die intelligente Anpassung der Luftwechselrate, der Einsatz von Textilschläuchen für die Lufteinblasung, hauptsächlich innenliegende Luftkanäle, weniger Durchführungen und verschweißte Rückluftkanäle. Nach der Auslegung und Optimierung des Trockenraumes kann kurzfristig ein erster Kostenrahmen benannt werden. Nach Freigabe kann die Feinplanung des Trockenraums umgehend beginnen.
Turbo für den Bestellprozess
Julian Kalmus, Projektleiter bei Weiss Technik und Mitentwickler des Online-Konfigurators, ist begeistert von den Möglichkeiten: „Ziel ist nicht, über den Konfigurator direkt eine fertige Bestellung auszulösen – dafür sind Trockenräume viel zu komplex. Aber der Konfigurator beschleunigt den Bestellprozess erheblich und macht die Planung transparent.“ Kunden können im Konfigurator sofort sehen, wie sich klein erscheinende Änderungen auf die Gesamtkonfiguration auswirken und welche Alternativen möglich sind. „Das macht ihn zu einem echten Verkaufsbooster, der hilft, schneller und sicherer zu besseren Ergebnissen zu kommen“, so Kalmus.
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